Hukum Newton Pada Gerak Benda Di Dalam Lift, Rujukan Soal Dan Pembahasan

Pada gedung-gedung tinggi yang mempunyai banyak lantai, mustahil seseorang naik turun memakai tangga. Selain memerlukan waktu lama, juga memerlukan energi yang tidak sedikit alias melelahkan. Oleh sebab itu, pada gedung-gedung bertingkat selalu dilengkapi dengan alat transportasi yang disebut lift atau elevator. Lalu, pernahkah kalian menaiki lift? Jika pernah, Apa yang kalian rasakan pada ketika lift bergerak naik atau bergerak turun?

Ketika kita berada di dalam lift yang bergerak naik, tubuh kita akan terasa semakin berat. Namun sebaliknya, pada ketika lift bergerak turun, tubuh kita akan terasa lebih enteng. Kenapa hal tersebut sanggup terjadi? Untuk menerangkan keadaan ini, kita sanggup memakai Hukum Newton. Untuk sanggup memahami bagaimana Hukum Newton sanggup menerangkan gerak benda di dalam lift, simak baik-baik klarifikasi diberikut ini.

Keadaan lift yang akan kita bahas terdiri atas enam kondisi gerak, yaitu lift diam, lift bergerak ke atas atau ke bawah dengan kecepatan konstan, lift bergerak dipercepat ke atas, lift bergerak diperlambat ke atas, lift bergerak turun dan tali lift putus. Dan sedikit catatan disini yakni sebab lift spesialuntuk bergerak naik-turun, maka kita spesialuntuk meninjau komponen gaya vertikal saja. Oke, eksklusif saja kita mulai.

#1 Lift Diam

Seorang anak berada di dalam lift yang membisu menyerupai yang diilustrasikan pada gambar di atas. Di dalam lift, gaya yang kita tinjau yakni gaya yang arahnya vertikal sesuai dengan arah gerak lift yang juga vertikal. Pada lift yang berada dalam kondisi membisu berlaku Hukum I Newton dan sanggup dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai diberikut.

ΣF = 0

N – w = 0

N = w ………. Pers. (1)

Karena gaya normal sama dengan berat, maka ketika kita berada di dalam lift yang diam, kita tidak mencicipi perubahan berat badan.

#2 Lift Begerak melaluiataubersamaini Kecepatan Konstan

Berdasarkan Hukum I Newton, benda yang bergerak dengan kecepatan tetap atau konstan, resultan gayanya sama dengan nol (v = konstan, maka a = 0 sehingga ΣF = 0). Karena tidak ada gaya lain yang mensugesti berat, maka kita tidak mencicipi perubahan berat badan. Jadi, berat tubuh kita di dalam lift yang bergerak ke atas maupun ke bawah dengan kecepatan konstan, sama dengan berat tubuh kita ketika diluar lift. Pada keadaan ini juga berlaku persamaan (1) N = w.

#3 Lift Bergerak Dipercepat ke Atas

Apa yang kalian rasakan ketika berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke atas? Saat lift bergerak vertikal ke atas dengan percepatan a, lantai lift juga mempersembahkan percepatan yang sama terhadap kita. Karena lift mempunyai percepatan, pada kasus ini berlaku Hukum II Newton sebagai diberikut.

ΣF = ma

Sebagai pola pada lift yang bergerak naik, gaya-gaya yang searah dengan arah gerak lift (ditunjukkan pada arah v) didiberi tanda positif dan yang berlawanan dengan arah gerak lift didiberi tanda negatif.

N – w = ma

N – mg = ma

N = ma + mg

N = m(a + g) ………. Pers. (2)

Dari persamaan (2) tersebut N > w, hasilnya tubuh kita terasa bertambah berat.

#4 Lift Bergerak Diperlambat ke Atas

Gambar di atas menunjukkan seorang anak berada di dalam lift yang bergerak ke atas dengan perlambatan –a. Sama halnya menyerupai lift yang bergerak ke atas dengan percepatan a (dipercepat), pada lift yang bergerak ke atas dengan perlambatan –a (diperlambat) juga berlaku Hukum II Newton spesialuntuk saja yang membedakan yakni harga percepatannya.

ΣF = ma

N – w = m(–a)

N – mg = –ma

N = mg – ma

N = m(g – a) ………. Pers. (3)

#5 Lift Bergerak Dipercepat ke Bawah

Pada ketika kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke atas, kita mencicipi tubuh kita bertambah berat. Lalu bagaimanakah jikalau kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke bawah? Pada ketika lift bergerak dipercepat ke bawah, berlaku Hukum II Newton sebagai diberikut.

ΣF = ma

Sebagai pola pada lift yang bergerak turun, gaya-gaya yang searah dengan arah gerak lift didiberi tanda positif dan yang berlawanan dengan arah gerak lift didiberi tanda negatif.

w – N = ma

mg – N = ma

N = mg – ma

N = m(g – a) ………. Pers. (4)

Jika kita bandingkan, ternyata rumus gaya normal pada lift yang bergerak diperlambat ke atas itu sama dengan rumus gaya normal pada lift yang bergerak dipercepat ke bawah, persamaan (3) = persamaan (4). Dari persamaan (4) menawarkan bahwa N < w, sehingga ketika kita berada di dalam lift yang bergerak dipercepat ke bawah, tubuh kita akan terasa menjadi lebih enteng.

#6 Tali Lift Putus

Apakah yang akan kita rasakan ketika berada di dalam lift dan tiba-tiba talinya putus? (Tentu kita tidak ingin hal semacam ini terjadi, akan tetapi ini spesialuntuk sebuah permisalan saja). Kita akan mencicipi “seolah-olah” tubuh kita melayang dan tidak mempunyai berat sama sekali. Lalu bagaimanakah Hukum Newton menerangkan insiden ini?
Apabila tali lift putus, berarti lift dan orang di dalamnya mengalami gerak jatuh bebas. Pada gerak jatuh bebas, benda akan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi. Berdasarkan Hukum II Newton maka:

ΣF = ma

w – N = ma

mg – N = ma

N = mg – ma

N = m(g – a)

Pada gerak jatuh bebas a = g, sehingga

N = m(g – g)

N = m(0)

N = 0

Karena N = 0, maka kita merasa “seolah-olah” kehilangan berat tubuh kita.

Catatan Penting:

Berdasarkan Hukum III Newton, gaya normal yang yang dikerjakan ganjal lift terhadap kaki penumpang lift sama dengan gaya tekan kaki penumpang pada ganjal lift. melaluiataubersamaini demikian sanggup dikatakan bahwa, gaya normal juga berperan sebagai gaya tekan kaki pada ganjal atau lantai lift.

Agar kalian paham terkena konsep gerak benda yang berada di dalam lift, perhatikan beberapa contoh soal dan pembahasannya diberikut ini.

misal Soal #1

Sebuah benda dengan massa 1 kg berada di dalam sebuah lift yang bergerak ke atas dengan percepatan 1 m/s2. Jika g = 10 m/s2, berapakah pertambahan berat benda di dalam lift?

Penyelesaian:

Diketahui: lift bergerak ke atas

m = 1 kg

a = 1 m/s2

Ditanyakan: pertambahan berat benda di dalam lift.

Jawab:

Berat benda di dalam lift ditunjukkan oleh gaya normal. Pada lift yang bergerak dipercepat ke atas, berlaku persamaan (2) sebagai.

N = m(g + a)

N = 1(10 + 1)

N = 11 N

Pertambahan berat = N – w

⇔ N – mg

⇔ 11 – (1 × 10)

⇔ 11 – 10 = 1 N

Jadi, penambahan berat benda di dalam lift yakni sebesar 1 N.

misal Soal #2

Seorang siswa sedang menunjukan konsep fisika yang menyampaikan bahwa di dalam lift, berat sebuah benda akan berubah. Sebelum masuk ke lift, siswa tersebut menimbang berat badannya sendiri yaitu 500 N. Ketika lift sedang bergerak turun, siswa tersebut menimbang badannya lagi. Ternyata beratnya berkurang menjadi 480 N. Berapakah percepatan lift tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

wluar = 500 N

wdalam = N = 400 N

m = w/g = 500/10 = 50 kg

Ditanyakan: percepatan (a)

Jawab:

Untuk lift yang bergerak turun atau bergerak ke bawah berlaku persamaan diberikut ini.

w – N = ma

500 – 400 = ma

100 = 50a

a = 2 m/s2

melaluiataubersamaini demikian, percepatan lift tersebut yakni 2 m/s2.

misal Soal #3

Rizki amalia yang massanya 53 kg bangun di dalam sebuah lift yang sedang bergerak ke atas dengan percepatan 2 m/s2. Jika percepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s2, berapakah gaya tekan kaki rizki amalia pada lantai lift?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 53 kg

a = 2 m/s2

g = 10 m/s2

Ditanyakan: gaya tekan kaki (N)

Jawab:

melaluiataubersamaini memakai persamaan (2), diperoleh

N = m(g + a)

N = 53(10 + 2)

N = 53(12)

N = 636 N

Jadi, gaya tekan kaki rizki amalia pada lantai lift yakni 636 N.

Demikianlah artikel wacana penerapan aturan Newton pada gerak benda di dalam lift lengkap dengan gambar ilustrasi, contoh soal dan pembahasannya. Semoga sanggup bermanfaa untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, abjad maupun angka dalam perhitungan mohon dimaklumi. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel diberikutnya.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :